14 ТИПІВ МІКРОСКОПІВ ТА ЇХ ФУНКЦІЇ - НАУКА - 2025

Існують різні типи мікроскопів : оптичний, компактний, стереоскопічний, петрографічний, конфокальний, флуоресценційний, електронний, трансмісійний, скануючий, скануючий зонд, тунельний, іонний в польовому, цифровий та віртуальний.

Мікроскоп - це інструмент, що використовується для того, щоб людина могла бачити і спостерігати за речами, які не можна було побачити неозброєним оком. Він використовується в різних сферах торгівлі та досліджень, починаючи від медицини до біології та хімії.

Мікроскопи 18 століття з Парижу Musée des Arts et Métiers, Париж

Навіть було введено термін для використання цього інструменту для наукових чи дослідницьких цілей: мікроскопія.

Винахід і перші записи про використання найпростішого мікроскопа (він працював за допомогою лупи) датуються 13 століттям, з різними ознаками того, хто міг бути його винахідником.

На противагу цьому, складений мікроскоп, наближений до моделей, про які ми знаємо сьогодні, оцінюється вперше в Європі в 1620 році.

Вже тоді було кілька людей, які прагнули заявити про винахід мікроскопа, і з'явилися різні версії, які за допомогою подібних компонентів зуміли досягти мети і збільшити зображення дуже маленького зразка перед людським оком.

Серед більш визнаних імен, приписуваних винаходом та використанням власних версій мікроскопів, є Галілео Галілей та Корнеліс Дреббер.

Прихід мікроскопа в наукові дослідження призвів до відкриттів та нових поглядів на важливі елементи для просування різних галузей науки.

Огляд і класифікація клітин і мікроорганізмів, таких як бактерії, - одне з найпопулярніших досягнень, що стало можливим під мікроскопом.

Починаючи з перших версій понад 500 років тому, сьогодні мікроскоп зберігає свою основну концепцію функціонування, хоча його продуктивність та спеціалізовані цілі змінюються і розвиваються до сьогодні.

Основні типи мікроскопів

Оптичний мікроскоп

Також відомий як світловий мікроскоп, це мікроскоп з найбільшою структурною та функціональною простотою.

Він працює за допомогою серії оптики, яка разом із потраплянням світла дозволяє збільшувати зображення, добре розташоване у фокусній площині оптики.

Це найдавніший дизайнерський мікроскоп, і його найдавніші версії приписуються Антону ван Левенхуку (17 століття), який використав єдиний прототип лінзи на механізмі, що тримав зразок.

Складений мікроскоп

Складений мікроскоп - це тип світлового мікроскопа, який працює інакше, ніж простий мікроскоп.

Він має один або декілька незалежних оптичних механізмів, що дозволяють в більшій чи меншій мірі збільшувати зразок. Вони, як правило, мають набагато більш міцний склад і дозволяють більшу легкість спостереження.

Підраховано, що його назва приписується не більшої кількості оптичних механізмів у структурі, а тому, що формування збільшеного зображення відбувається у два етапи.

Перший етап, коли зразок проектується безпосередньо на цілі на ньому, і другий, де він збільшується через очну систему, що досягає людського ока.

Стереоскопічний мікроскоп

Це тип мікроскопа з низьким збільшенням, що використовується в основному для розсічень. Він має два незалежні оптичні та візуальні механізми; по одному для кожного кінця вибірки.

Працюйте з відбитим світлом на зразку, а не через нього. Це дозволяє візуалізувати тривимірне зображення розглянутого зразка.

Петрографічний мікроскоп

Спеціально використовуваний для спостереження та складу гірських порід та мінеральних елементів, петрографічний мікроскоп працює з оптичними основами попередніх мікроскопів, з якістю включення поляризованого матеріалу до своїх цілей, що дозволяє зменшити кількість світла та яскравості мінералів вони можуть відображати.

Петрографічний мікроскоп дозволяє за допомогою збільшеного зображення з'ясувати елементи та композиційні структури гірських порід, мінералів та наземних компонентів.

Конфокальний мікроскоп

Цей оптичний мікроскоп дозволяє збільшити оптичну роздільну здатність і контрастність зображення завдяки пристрою або просторовій «щілині», що виключає надлишок або позафокусне світло, що відбивається через зразок, особливо якщо він має більше розмір, ніж дозволено фокусною площиною.

Пристрій або «пінол» - це невеликий отвір в оптичному механізмі, який запобігає розсіюванню над зразком надлишкового світла (того, що не фокусується на зразку), зменшуючи різкість та контраст, які він може бути присутнім.

Через це конфокальний мікроскоп працює з досить обмеженою глибиною різкості.

Флуоресцентний мікроскоп

Це ще один тип оптичного мікроскопа, в якому для кращої деталізації вивчення органічних чи неорганічних компонентів використовуються флуоресцентні та фосфоресцентні світлові хвилі.

Вони виділяються просто використанням флуоресцентного світла для генерування зображення, при цьому не потрібно повністю залежати від відбиття та поглинання видимого світла.

На відміну від інших типів аналогових мікроскопів, флуоресцентний мікроскоп може мати певні обмеження через знос, який може представляти флуоресцентний світловий компонент через накопичення хімічних елементів, викликаних ударом електронів, зношуючи флуоресцентні молекули.

Розробка флуоресцентного мікроскопа заслужила вчених Еріка Бетціга, Вільяма Монернера та Стефана Пекла Нобелівською премією з хімії у 2014 році.

Електронний мікроскоп

Електронний мікроскоп являє собою категорію в порівнянні з попередніми мікроскопами, оскільки він змінює основний фізичний принцип, що дозволив візуалізувати зразок: світло.

Електронний мікроскоп замінює використання видимого світла з електронами як джерелом освітлення. Застосування електронів генерує цифрове зображення, що дозволяє збільшити зразки більше, ніж оптичні компоненти.

Однак великі збільшення можуть спричинити втрату вірності зображення. В основному використовується для дослідження ультраструктури мікроорганічних зразків; ємності, якої звичайні мікроскопи не мають.

Перший електронний мікроскоп був розроблений в 1926 році Ханом Бушем.

Передавальний електронний мікроскоп

Основним його атрибутом є те, що електронний промінь проходить через зразок, генеруючи двовимірне зображення.

Через енергетичну силу, яку можуть мати електрони, зразок повинен бути підданий попередньому препарату перед спостереженням за допомогою електронного мікроскопа.

Скануючий електронний мікроскоп

На відміну від пропускаючого електронного мікроскопа, в цьому випадку електронний промінь проектується на зразок, створюючи ефект відскоку.

Це дозволяє тривимірну візуалізацію зразка за рахунок того, що на поверхні цього отримується інформація.

Скануючий зондовий мікроскоп

Цей тип електронного мікроскопа був розроблений після винаходу тунельного мікроскопа.

Він характеризується використанням пробірки, яка сканує поверхні зразка, щоб створити зображення високої точності.

Пробірка сканує, і за допомогою теплових значень зразка вона здатна генерувати зображення для подальшого аналізу, показаного через отримані теплові значення.

Тунельний мікроскоп

Це інструмент, який використовується особливо для створення зображень на атомному рівні. Його роздільна здатність може дозволяти маніпулювати окремими зображеннями атомних елементів, що працюють через електронну систему в тунельному процесі, який працює з різними рівнями напруги.

Необхідний великий контроль навколишнього середовища для проведення спостереження на атомному рівні, а також використання інших елементів в оптимальному стані.

Однак були випадки, коли мікроскопи такого типу побудовані та використовуються побутовим способом.

Він був винайдений і реалізований у 1981 році Гердом Біннігом та Генріхом Рорером, які отримали Нобелівську премію з фізики в 1986 році.

Іонно-польовий мікроскоп

Це ім'я відоме більше, ніж інструмент, до техніки, реалізованої для спостереження та вивчення впорядкування та перестановки на атомному рівні різних елементів.

Це була перша методика, яка дозволила розрізнити просторове розташування атомів у заданому елементі. На відміну від інших мікроскопів, збільшене зображення не піддається довжині хвилі світлової енергії, що проходить через нього, але має унікальну здатність збільшувати.

Він був розроблений Ервіном Мюллером у 20 столітті і вважається прецедентом, який дозволив сьогодні краще та детальніше візуалізувати елементи на атомному рівні, через нові версії техніки та інструментів, які це дозволяють.

Цифровий мікроскоп

Цифровий мікроскоп - це прилад з переважно комерційним та узагальненим характером. Він працює за допомогою цифрової камери, зображення якої проектується на монітор або комп’ютер.

Він вважався функціональним інструментом для спостереження за обсягом та контекстом відпрацьованих зразків. Таким же чином він має фізичну структуру, якою набагато простіше маніпулювати.

Віртуальний мікроскоп

Віртуальний мікроскоп - більше, ніж фізичний інструмент - це ініціатива, яка прагне оцифровувати та архівувати зразки, що працювали досі в будь-якій галузі науки, з метою будь-якої зацікавленої сторони може отримати доступ та взаємодіяти з цифровими версіями органічних зразків або неорганічні через сертифіковану платформу.

Таким чином, використання спеціалізованих інструментів залишатиметься позаду, а дослідження та розробки сприятимуть без ризиків знищення чи пошкодження реального зразка.

Список літератури

1. (2010). Отримано з історії мікроскопа: history-of-the-microscope.org
2. Ключові слова. (sf). Основи мікроскопів. Отриманий з сайту Keyence - Біологічний мікроскоп: keyence.com
3. Microbehunter. (sf). Теорія. Отримано від Microbehunter - ресурс любительської мікроскопії: microbehunter.com
4. Williams, DB, & Carter, CB (друге). Передавальна електронна мікроскопія. Нью-Йорк: Пленум Прес.